高端裝備制造拉動未來用鋼需求

1、2010年10月10日，國務院發(fā)布了國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定（簡稱決定）。高端裝備制造就赫然在決定提到的7個重點發(fā)展新興產業(yè)中。決定中指出，高端裝備制造業(yè)要重點發(fā)展以干支線飛機和通用飛機為主的航空裝備，做大做強航空產業(yè)。積極推進空間基礎設施建設，促進衛(wèi)星及其應用產業(yè)發(fā)展。依托客運專線和城市軌道交通等重點工程建設，大力發(fā)展軌道交通裝備。面向海洋資源開發(fā)，大力發(fā)展海洋工程裝備。強化基礎配套能力，積極發(fā)展以數字化、柔性化及系統(tǒng)集成技術為核心的智能制造裝備。高端裝備制造業(yè)的發(fā)展對于今后我國機械裝備制造行業(yè)有著極其重要的作用。高端裝備制造產業(yè)必然成為帶動整個裝備制造產業(yè)升級的重要引擎

2、，成為戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展的重要支撐。高端裝備制造業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點培育和發(fā)展是走上創(chuàng)新驅動、內在增長軌道的必然選擇，是今后相當長一段時期內的重點舉措。也是我國面對全球競爭加劇，環(huán)境資源約束日趨嚴峻和高級人才短缺等挑戰(zhàn)，必須從戰(zhàn)略的高度重視以發(fā)展高端裝備制造業(yè)來推動整個裝備制造業(yè)的振興，更有效地為各領域新興產業(yè)提供裝備和服務的保障。高端裝備制造業(yè)今后的發(fā)展將使多個行業(yè)收益，其中鋼鐵行業(yè)也將得到明顯利好，下面就讓筆者一一介紹。飛機制造業(yè)行業(yè)發(fā)展成果顯著在決定中提到，飛機制造主要分為干線飛機、支線飛機以及通用飛機。干線飛機一般使用載客量和航程大的“大飛機”,大飛機主要指起飛總重超過100噸的大

3、型運輸機,或150座以上的客機;而支線飛機主要為起飛總重在50-100噸之間,50-150座的客機通用飛機則指除公共運輸航班客貨運輸活動外的所有使用民用航空飛機隨著我國經濟水平的快速發(fā)展,我國的飛機需求量將大大增加近30年來,中國民用航空市場保持每年近20%的增速,目前中國民航市場每年訂購各類商用飛機200多架通用飛機100多架中國已擁有2600架飛機中國航空工業(yè)集團曾經預測,據2009-2029年中國民用客機的預測數據顯示,中國今后20年內將需要補充4265架飛機,其中79%用于滿足運量增長,21%用于替換退役飛機在干線飛機、支線飛機和通用飛機中，干線飛機也就是大飛機制造技術最為困難，我國也

4、在2006年將大飛機制造列入國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020年）中16重大專項。歷經半個世紀的發(fā)展，我國飛機制造科研能力盡管與世界先進水平還存在一定的差距，特別是飛機制造的關鍵技術有待突破，設計人才有斷層，風險較大，資金短缺等嚴重等制約了行業(yè)的進一步發(fā)展和品質的提高。但通過基礎研究、應用研究和產品研發(fā)，已全面拉動飛機制造科技的發(fā)展。從最初獨立研制失敗的運-10飛機項目，到與麥道合作的MD-90客機項目的下馬，期間經歷了許多困難，走了很多彎路。在吸取了運-10和MD-90項目盲目追求“自主研制”的教訓，在一開始就確定了飛機總體設計和機體生產以我為主進行，發(fā)動機和機載設備則面向國

5、際招標選購的思路，在經過近幾年的發(fā)展，我國大飛機制造有了較為顯著的成績。2008年11月28日，我國首架自主研制的支線飛機ARJ21試飛成功，預計2012年可交付使用。同一年，中國商用飛機有限責任公司(2008年5月1日成立，專門承擔中國民用大型客機的研制)正式啟動了更大型客機的項目論證工作，并于2009年12月26日正式交付C919機頭工程樣機。并且在今年11月中旬中國珠海航展上斬獲了100架的訂單，而ARJ21也在珠海航展上獲得100架訂單，累計中外訂單已達340架。帶動未來航空用鋼技術發(fā)展由于飛機體積龐大，為了飛機的輕便以及安全性，飛機制造所用的材料主要為鋁合金、鈦合金、鎂合金等，雖說鋼

6、鐵在飛機上使用的不多，但是關鍵零部件還是需要鋼材來制造。大飛機的研制屬于高精尖項目，每架需用高溫合金、鈦合金近100噸，起落架用特種高強度鋼約15噸。在飛機結構中，一般要利用到鋼材的地方有飛機齒輪、飛機發(fā)動機曲軸、飛機機身大梁或骨架、飛機起落架等。不同的部位對于鋼材的要求也各不相同。飛機齒輪、曲軸等要求鋼材在具備一定硬度的同時還要有良好的韌性，特別是低溫沖擊韌性。并且例如傳動軸之類受力截面不均勻的零件，則要求鋼材在受力較大的表面有較好的性能。而飛機起落架、大梁、骨架用鋼則要求鋼材擁有高屈服強度以及抗高溫性。其中，最為重要、技術要求最高的就是制作飛機起落架、大梁、骨架所用到的超高強度結構鋼。那為

7、何不用鋁合金來制作這些零件呢，主要由于目前鋁合金的極限屈服強度為600MPa,而鋼材的極限屈服強度已經超過1400MPa。另外，當飛機高速飛行時，飛行器表面溫度最高將達到540，而鋁合金只有在低于150時才具有較高的比強度，而鋼材在這點上表現也比鋁合金出色的多。所以研發(fā)超高強度鋼是有重要的意義的。國內超高強度鋼的發(fā)展超高強度合金鋼按其物理冶金學特點大體可以分為：低溫回火馬氏體組織或下貝氏體組織強化的低合金超高強度鋼；高溫回火析出合金碳化物、二次硬化組織的超高強度鋼和從低碳馬氏體基體析出金屬間化合物進行強化的馬氏體時效鋼，及正在探索和研究的復合強化型（沉淀強化、二次硬化和時效強化復合強化）的超高

8、強度鋼。而用于大飛機制造的多為二次硬化超高強度鋼，國際上，1978年開發(fā)了AF1410超高強度合金鋼，該鋼經830油淬+510時效后，0.21517MPa，KIC154MPam1/2。因此該鋼以極高的強韌性、良好的加工性能和焊接性能成為受航空界歡迎的一種新型高強度鋼。在保持AF1410超高強度合金鋼良好韌性的基礎上，為進一步提高其強度及在海水環(huán)境中的抗應力腐蝕開裂性能和降低韌脆性轉變溫度，1992年Carpenter公司開發(fā)出Aermet100超高強度合金鋼。該鋼與AF1410鋼相比，強度有了進一步提高(b1930MPa)，但韌性稍有下降(KIC110MPam1/2)。Aermet100是目前

9、綜合性能最高的超高強度鋼，是新一代軍事裝備中關鍵器件的首選材料，美國己成功地將其應用在最先進的F/A-22戰(zhàn)斗機起落架和F-18艦載機的起落架上。Aermet100是目前綜合性能最高的超高強度鋼。我國目前已經成功地研制出具有我國特色的二次硬化超高強度鋼。G99是由鋼鐵研究總院、長城特殊鋼公司、航天部703所、東北大學共同承擔研制的，該鋼的b>1520MPa，KIC>124MPam1/2，與國外應用最廣的AF1410相當，成功用于神舟系列飛船的黑匣子殼體。鋼院牽頭組織攻關研制了16Co14Ni10Cr2Mo(F206)鋼，并成功用于某飛機平尾軸。我國從“九五”期間開始研制Aermet

10、100鋼，超高純凈鋼材提純技術取得重大進展，有害元素S、P、O、N、H控制在ppm量級，總和小于40ppm。撫順特殊鋼公司的試制產品達到了美國Aermet100鋼實物水平，將用于我國四代機和艦載機的起落架。同時，國內各大鋼廠也在積極研制大飛機用高強度鋼。例如寶鋼在國家“大飛機”項目啟動后，寶鋼特殊鋼分公司管理、技術人員積極走訪國內相關設計、設備制造及材料研究單位，加大前期技術交流，并組織骨干研發(fā)力量組成重大工程配套新材料專題開發(fā)項目組，確定了飛機起落架用高強鋼、鈦合金結構用鋼、大飛機發(fā)動機用材等重點研發(fā)方向，全力攻關。目前，特殊鋼分公司圍繞“大飛機”項目進行的超純凈化冶煉工藝研究、大錠型自耗重

11、熔工藝研究、大尺寸材均質化工藝研究、大尺寸材鍛造工藝研究等科研課題也已全面展開。2008年，寶鋼成功研制了大型飛機起落架用300M超高強鋼，其余與“大飛機”項目相關的發(fā)動機用特種鋼材等的研發(fā)也已全面展開。隨著我國大飛機項目的逐漸推進，我國大飛機用超高強度鋼技術或將突飛猛進，從仿造到創(chuàng)造實現質的跨越。海工裝備制造由于陸地資源日趨匱乏，海洋油氣特別是深海油氣，將是未來世界油氣資源接替的重要區(qū)域，向海洋進軍已成為國際性石油巨頭的共識。而近年世界新發(fā)現油田一直像海洋傾斜，有利于海工領域的穩(wěn)步拓寬。目前國際海洋工程裝備市場年需求量約400億到500億美元。我國目前海洋石油已具備5000萬噸油當量的生產能

12、力?！笆晃濉逼陂g，海上油氣資源開發(fā)投入1200億元；預計“十二五”期間投入2500億3000億元。在巨大的市場機遇面前，國內很多企業(yè)紛紛上馬海工項目，包括船舶行業(yè)龍頭外高橋船廠和大連船舶重工集團、港口機械龍頭振華重工和集裝箱龍頭中集集團。由于海洋工程裝備不但能夠支撐中國海洋油氣的開發(fā)，也能帶動冶金、機械和精密儀器等多個工業(yè)部門的發(fā)展，因此該產業(yè)目前已進入戰(zhàn)略性新興產業(yè)之列，未來有望受到國產重大技術裝備“首臺套”政策的支持。據悉，“十二五”期間，中國海洋工程裝備產業(yè)的總體目標是年產值達到1000億元以上，占國際市場的份額達到20。同時要形成4個年產值200億元以上的產業(yè)基地，56個年產值150

13、億元以上的總承包商。海工裝備將成用鋼需求新亮點隨著我國海洋工程裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，與之相配套的海洋工程用鋼必然會成為鋼鐵需求的新亮點，海洋工程用鋼的研發(fā)與生產也將成為業(yè)內關注的熱點。海洋工程用鋼分為幾類，第一類是海洋平臺（包括采油平臺和鉆井平臺）用鋼。由于常年浸泡在大海中，就像一座座浮出水面的海島，要求可以在45海里/小時的風速下正常作業(yè)，在109海里/小時（18級以上超強臺風）的風速下生存。海洋平臺不僅要經受海浪、海底地震、低溫等自然力的侵蝕和破壞，還必須充分考慮風暴、海浪、潮流、冰川等各種惡劣海況條件，要能抵御200年一遇的臺風。因此，海洋工程對用鋼的各項技術指標要求極高，不僅要有很高的

14、耐大氣腐蝕和耐海水腐蝕性能，還要求高強度、高韌性、耐腐蝕、易焊接。尤其是樁腿和升降系統(tǒng)的電動齒輪、齒條等關鍵部位用鋼，其技術標準要求更加苛刻，屈服強度要滿足在690兆帕以上的超高強度指標，確保-40的低溫高韌性指標，抗層狀撕裂性能達到Z向35%，并要有完美的焊接性能。從目前情況看，我國EH36（屈服強度355兆帕）以下的海洋工程用高強度結構鋼材雖然基本實現了國產化，并且占了海洋工程用鋼量的90%，但關鍵部位所用超高強度、大厚度鋼板、抗層狀撕裂的Z向鋼和深海天然氣工程用的海底大壁厚深海用管線鋼等，國內只有個別鋼廠能夠生產，大多鋼廠還處在研發(fā)試制階段，多數依賴進口，特別是屈服強度在690兆帕以上、

15、高韌性、耐腐蝕、易焊接的海洋工程用鋼完全依賴進口。根據目前的統(tǒng)計，當前海洋平臺用鋼年需求總量在300萬噸以上。相對而言，此類型的海洋平臺用鋼將是未來幾年國內鋼廠企業(yè)重點研發(fā)生產的產品。第二類是海洋能源設備用鋼。海洋能源設備主要利用潮汐、海流、波浪及海水溫差進行能源開發(fā)，除要經受風、浪、的沖擊外，海洋能源設備還要考慮臺風、冰、地震等災害性環(huán)境破壞的作用，這類海工設備用鋼對結構防腐、焊接工藝等要求更高，一般采用高強度，大厚度Z向鋼材和鋼管等。我國大陸架淺海海域廣闊，海洋能源十分豐富，其中我國近海可開發(fā)和利用的風能儲量就達7.5億千瓦，預計2010-2015年我國將形成600億元左右的海洋風電市場，

16、僅此一項年用鋼就在100萬噸以上。第三類是海底油氣管線用鋼。由于海洋環(huán)境惡劣，海洋工程中的對海底油氣管線用鋼在質量、產品性能方面提出了比陸地用管線更高的要求。所需要的鋼管要具有很高的橫向強度、縱向強度及良好的高、低溫止裂韌性、可焊性、抗大應變性能，另外還要有較強的耐海水腐蝕性能。目前，在建造海底油氣管線國際上廣泛采用的是AP1X42-X80高強度管線鋼。根據規(guī)劃，2010年-2015年，我國每年需要建設源油管線6000公里，其中，海底管線的比重日益增加。如果國家加大對南海油氣資源的開發(fā)力度，海底管線鋼的需求數量將進一步大幅度增加。據初步預計，今后幾年我國每年需要20-25萬噸的海底管線鋼。從目

17、前情況來看在2009年我國大型鋼廠企業(yè)所生產的高強度船用板材達476.77萬噸，占船板生產總量的38.6%，但與國外鋼鐵企業(yè)相比我國的產品不論是在產量還是質量上都有很大的提升空間。表：我國主要鋼廠生產海洋工程用鋼的生產能力（單位：萬噸） 鋼廠船板產量海工用鋼產量主要生產設備、軋機類型認證級別規(guī)格范圍鞍鋼172.5959.82500、4300、5500 mmFH5506-100*1500-5200 *6000-25000新鋼140.0959.622800、3800mmFH406-60*1700-3400*4000-12000寶鋼136.7872.414300、5000mmFH366-8

18、0*1800-4500*6000-18000南鋼101,3237.532800、3500mmEH366-40*1800-3000*6000-18000首鋼92.0550.643450-3500-4300mmEH366-40*1800-3800*6000-18000濟鋼88.4439.422500-3500-4300mmFH406-60*1800-4100*6000-25000湘鋼86.3842.153800-3800mmFH406-60*1800-3500*6000-18000舞鋼50.3250.324100-4200mmFH368-120*1500-3000*4000-180000 

19、;軌道交通迎來黃金十年中國已成為世界上城市軌道交通發(fā)展最快的國家。截至去年年底，國內10座城市已建成運營的30條城市軌道交通線路運營里程已達813.7公里。據悉，目前國內城市軌道交通發(fā)展最快的京、滬、穗三地的運營里程都已突破百公里，其中運營里程最長的上海已達235公里左右，北京達198公里，廣州則超過117公里。大連、天津以70公里至90公里的規(guī)模緊隨其后。目前全球城市軌道交通運營里程最長的城市是英國倫敦，總長度達到408公里；排名第二的紐約則達到370公里；東京運營總長度為304.1公里排第三；莫斯科、首爾、馬德里、上海、巴黎、墨西哥城、北京分別排在4位至10位。至2020年，京、滬、穗三地

20、的城市軌道交通運營里程都將超過500公里，其中上海將以877公里的總長度“領跑”全國。國家發(fā)改委基礎產業(yè)司巡視員李國勇今年3月份曾透露，全國有33個城市正規(guī)劃建設地鐵。2020年全國規(guī)劃地鐵總里程將達6100公里，2010至2015年地鐵建設投資規(guī)劃額將達11568億元，將是今年的5.93倍。如此巨大規(guī)模的投資，將給未來軌道交通用鋼帶來巨大的需求。軌道交通用鋼需求凸顯軌道交通用鋼用途主要有鋼軌、車輛、橋梁、車站、隧道等，其中車輛用鋼是重點，軌道交通車輛用鋼主要分為兩方面：一是關鍵設備用鋼。主要有機車車輛、信號、環(huán)境控制、防災報警系統(tǒng)、自動售票檢票系統(tǒng)等，其中投資最大的部分是車輛，占所有設備投資

21、的25%以上。而軌道交通的所有設備都離不開鋼材及金屬材料，尤其是車輛，用鋼量最大。如國產的耐候鋼車就需要大量的耐腐蝕中板、薄板、型鋼以及彈簧鋼、罐車板、H型鋼、帽型鋼、冷彎型鋼等，其中車輛上采用的冷彎型鋼的規(guī)格品種就達20種之多。用于車梁、車框、車廂內外結構的車輛車體用鋼，要求高強度、高耐腐蝕性、高焊接性和輕量化；而用于車輪、車箍、車軸的鋼材，如軸承鋼，則具有高韌性、高強度、高純凈度、高耐磨性和高加工精度。部分鋼材還有待鋼鐵企業(yè)研制和開發(fā)，進一步提高質量，替代進口。二是車體用不銹鋼。自2005年起，太鋼開始為地鐵客車生產企業(yè)提供客車車體用不銹鋼。多年來，通過產、銷、研等多方面的努力，國內不銹鋼軌道客車車體用鋼由過去100%進口，達到目前80%的國產化率。據有關資料介紹，車體用不銹鋼具有五大優(yōu)勢，即高防腐蝕性與低維修量及表面美觀的優(yōu)勢；簡化制造工序，縮短制造周期的優(yōu)勢；有利于車輛輕量化和提高車速的優(yōu)勢；安全性能優(yōu)良的優(yōu)勢；環(huán)保和節(jié)能方面的優(yōu)勢。據調查，不銹鋼車體通常使用301L和304冷軋板，其中304冷軋板用于車廂內部的配件和強度要求不